李少寧，宋春陽*，崔 超

（1.青島農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，山東 青島 266109；2.膠州市畜牧獸醫(yī)局，山東 膠州 266300）

發(fā)酵豆粕的優(yōu)點及在動物生產(chǎn)中的應用

李少寧1，宋春陽1*，崔 超2

（1.青島農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，山東 青島 266109；2.膠州市畜牧獸醫(yī)局，山東 膠州 266300）

發(fā)酵豆粕是一種多功能優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)原料，富含多種生物活性因子，其所含抗營養(yǎng)因子明顯低于常規(guī)豆粕，因而成為近幾年飼料行業(yè)的研究熱點。本文就發(fā)酵豆粕優(yōu)點、制作加工工藝以及在畜牧業(yè)生產(chǎn)中的應用做一綜述，以期為發(fā)酵豆粕在飼料生產(chǎn)和動物養(yǎng)殖實踐中應用提供參考。

發(fā)酵豆粕；抗營養(yǎng)因子；現(xiàn)狀；應用

我國是養(yǎng)殖生產(chǎn)大國，同時也是蛋白質(zhì)原料的需求消耗大國。目前我國蛋白質(zhì)飼料供應不足，尤其是魚粉等動物性蛋白質(zhì)原料。在我國魚粉等高品質(zhì)動物蛋白原料主要依賴進口，盡管魚粉有著眾多的優(yōu)點，但是由于近幾年魚粉價格的上漲，許多飼料企業(yè)考慮生產(chǎn)成本還是將魚粉的添加量降低，選擇使用價格相對低廉的植物性蛋白飼料。正是在這種情況下發(fā)酵豆粕的使用得到了長足的發(fā)展。豆粕是飼料工業(yè)中應用最為廣泛的植物性蛋白原料，但其中存在多種抗營養(yǎng)因子，降低了動物對豆粕營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用。近幾年發(fā)酵豆粕的研究提高了發(fā)酵豆粕的營養(yǎng)價值，降低了其中的抗營養(yǎng)因子的含量，同時富含多種生物活性因子。具有較高的利用價值與較廣的發(fā)展空間。

1 發(fā)酵豆粕的優(yōu)點

1.1 適口性好,蛋白質(zhì)吸收利用率高

發(fā)酵能夠使豆粕的風味改善。如在利用乳酸菌發(fā)酵生產(chǎn)過程中能夠產(chǎn)生大量乳酸，使發(fā)酵后的豆粕散發(fā)一定的酸香味，具有一定的誘食作用，從而能增加仔豬的采食量。同時，發(fā)酵過程中蛋白質(zhì)水解產(chǎn)生的可溶性肽類和游離氨基酸都會提高發(fā)酵豆粕的適口性，也有利于幼齡動物對其的消化吸收。發(fā)酵能夠降解大豆蛋白使其產(chǎn)生可溶性蛋白、小肽及游離氨基酸等小分子。這些小分子更有利于幼齡動物對其的吸收能夠提高蛋白質(zhì)利用率[1]。

1.2 發(fā)酵豆粕能夠有效去除豆粕中的抗營養(yǎng)因子

大豆中包含多種抗營養(yǎng)因子，眾多抗營養(yǎng)因子降低了豆粕的營養(yǎng)價值。其中的抗營養(yǎng)因子主要包括：熱敏性胰蛋白酶抑制因子、脲酶、大豆凝集素、熱不敏性大豆球蛋白、脹氣因子、植酸、非淀粉多糖等。尹慧君等[2]研究發(fā)現(xiàn)利用微生物發(fā)酵技術，可使豆粕中的抗營養(yǎng)因子含量下降至飼用水平，可作為優(yōu)質(zhì)的飼料原料。

1.3 發(fā)酵豆粕富含多種生物活性因子

豆粕經(jīng)過微生物發(fā)酵，產(chǎn)物中生物活性因子的含量大大提高。小肽具有很好的溶解性、抗凝膠形成性和低黏度等特性，在動物體內(nèi)吸收快、耗能低、不易飽和，各種小肽之間的轉(zhuǎn)運無競爭性抑制，轉(zhuǎn)化利用率高。大豆蛋白經(jīng)過酶解產(chǎn)生許多小肽和大豆多肽。比大豆蛋白更容易吸收，能夠快速為機體供能，無蛋白質(zhì)變性和豆腥味且具有母體蛋白所沒有的生物活性[3]。大豆異黃酮含量增加，抗菌和抗氧化活性增強。在發(fā)酵過程中，大豆異黃酮的葡萄糖苷會轉(zhuǎn)化為葡萄糖苷元，使得發(fā)酵豆粕中的異黃酮抗菌活性明顯增強，其抗菌活性甚至優(yōu)于目前普遍使用的化學合成防腐劑苯甲酸鈉。

1.4 豆粕來源廣泛，價格相對低廉

與通常所見的動物性蛋白原料如魚粉、血漿蛋白粉、肉骨粉等相比，豆粕經(jīng)發(fā)酵生產(chǎn)的產(chǎn)品均具有多方面的營養(yǎng)優(yōu)勢和資源優(yōu)勢。豆粕來源廣泛并且質(zhì)量穩(wěn)定，能夠進行大批量的生產(chǎn)，并且加工工藝相對簡單。原料價格相對低廉，在動物生產(chǎn)中應用能夠在不降低動物生產(chǎn)性能的情況下節(jié)約大量成本，同時也緩解我國動物性蛋白原料短缺的問題。

2 發(fā)酵豆粕的制作及加工工藝

目前我國發(fā)酵豆粕的生產(chǎn)工藝制作方法五花八門，有產(chǎn)量較少的人工接種發(fā)酵生產(chǎn)，也有大規(guī)模生產(chǎn)的自動化生產(chǎn)線。微生物發(fā)酵豆粕的技術方法主要包括固態(tài)發(fā)酵技術和液態(tài)發(fā)酵技術?；诃h(huán)保和經(jīng)濟方面的綜合考慮，對于低質(zhì)的豆粕發(fā)酵，目前多采用的是固體發(fā)酵，而液體發(fā)酵雖然能夠保證產(chǎn)品的優(yōu)良品質(zhì)和穩(wěn)定性，但是設備造價高，發(fā)酵過程中的廢液排放易造成環(huán)境污染，處理成本高，不易被采用。與液體發(fā)酵相比，固體發(fā)酵存在以下優(yōu)點：微生物發(fā)酵，在實際生產(chǎn)中只需定期對菌種進行復壯活化，菌種成本低；多菌種協(xié)同發(fā)酵，發(fā)揮各自優(yōu)勢，抑制雜菌滋生；開放式曲種發(fā)酵，對無菌程度的要求較低，可節(jié)約設備投資；固體發(fā)酵，水分含量低，后處理成本降低。

固體發(fā)酵多數(shù)采用開放式發(fā)酵。按照生產(chǎn)模式，可分為淺層發(fā)酵和深層發(fā)酵。淺層發(fā)酵的物料厚度一般在 5 cm 以下，采取水泥地面平鋪式發(fā)酵，適合好氧發(fā)酵。物料厚度薄，利于氧氣擴散，但由于其厚度低，占地面積大導致其生產(chǎn)率低。深層發(fā)酵的物料厚度高，多在100 cm左右，甚至有高達200 cm采取水泥池自然堆放式發(fā)酵，該模式適合多菌種混合發(fā)酵，前期好氧菌活動頻繁、中后期兼性厭氧發(fā)酵。這種方法能夠大大提高生產(chǎn)率。生產(chǎn)過程中的工藝條件對發(fā)酵豆粕產(chǎn)品的性能也有很大影響，需要對原料的狀態(tài)如含水量、pH、底物組成、料水比以及發(fā)酵條件、發(fā)酵時間、菌種的組成和接種量、溫度、通氣量等進行優(yōu)化。以取得優(yōu)質(zhì)的發(fā)酵產(chǎn)品。

3 發(fā)酵豆粕菌種的選擇

研究的初期，主要是以單一菌種來發(fā)酵豆粕，發(fā)酵豆粕生產(chǎn)常選用的菌種有芽孢桿菌、霉菌、酵母菌和乳酸菌等，這些微生物在發(fā)酵過程中產(chǎn)生蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶、脂肪酶等活性較高的酶，能夠有效降解豆粕中的大分子蛋白質(zhì)，消除抗營養(yǎng)因子。隨著研究的進行，現(xiàn)在的發(fā)酵豆粕主要是多菌種配合發(fā)酵。研究表明，多菌種配合發(fā)酵能夠更好地提升豆粕的營養(yǎng)價值。

3.1 乳酸菌

乳酸菌是指以糖為原料，發(fā)酵產(chǎn)生大量乳酸的一類細胞。這些菌都和乳酸發(fā)酵有密切關系，其中乳酸桿菌和雙歧桿菌與人畜機體保健更為密切[4]。國內(nèi)外研究文獻中對利用乳酸菌發(fā)酵豆粕的效果進行了很多研究，首先，乳酸桿菌能夠改善發(fā)酵豆粕的口感，其次，乳酸菌可以降低豆粕中抗營養(yǎng)因子含量，提高營養(yǎng)素的含量[5]。Stale等[6]研究表明，用乳酸桿菌發(fā)酵大豆粕，其中的脲酶含量降低了80.63%，棉籽糖含量降低了73.51%，蔗糖含量降低了87.19%，粗蛋白質(zhì)含量提高了8.70%。

3.2 酵母菌

酵母菌在自然界分布廣泛，主要生長在偏酸性的潮濕的含糖環(huán)境中，在飼料發(fā)酵過程中具有十分重要的作用。酵母菌的菌體本身蛋白含量很高，大約為45%～65%。能夠分泌出很多種水解酶。酵母菌含有豐富的B族維生素，并且去氨基酸組成非常合理。能夠?qū)⒎堑鞍椎D(zhuǎn)化為蛋白氮，最重要的是酵母菌能夠分泌一種生物活性物質(zhì)促進細胞的分裂。此外，其在動物生產(chǎn)中也有重要應用，能夠提高養(yǎng)分的消化率，增加免疫能力，起提升生產(chǎn)性能的作用。據(jù)吳勝華等[7]研究表明，酵母菌發(fā)酵豆粕，發(fā)酵豆粕中的胰蛋白酶抑制因子含量大幅度下降，達到了51.2%的降解率，然而豆粕中小肽的含量卻提高了3.4倍。

3.3 枯草芽孢桿菌

枯草芽孢桿菌本身含有很高的蛋白質(zhì)，能夠產(chǎn)生一系列體內(nèi)的消化酶，包括蛋白酶、纖維素酶、淀粉酶等。并且可以消除大豆粕中大部分的抗營養(yǎng)因子，芽孢桿菌菌種具有不易致死的芽孢，可以以活菌的狀態(tài)進入動物的消化系統(tǒng)，進而抑制腸道中有害菌的生長繁殖。通過尹慧君等[2]的研究表明，用枯草芽孢桿菌發(fā)酵豆粕，豆粕中含的胰蛋白酶抑制因子和凝集素與對照組相比都顯著降低。

3.4 米曲霉

米曲霉(Aspergillus oryzae)是一類產(chǎn)復合酶的菌株，除產(chǎn)蛋白酶外，還可產(chǎn)淀粉酶、糖化酶、纖維素酶、植酸酶等。在淀粉酶的作用下，將原料中的直鏈、支鏈淀粉降解為糊精及各種低分子糖類，如麥芽糖、葡萄糖等；在蛋白酶的作用下，將不易消化的大分子蛋白質(zhì)降解為蛋白胨、多肽及各種氨基酸，而且可以使輔料中粗纖維、植酸等難吸收的物質(zhì)降解，提高營養(yǎng)價值、保健功效和消化率，廣泛應用于食品、飼料、生產(chǎn)曲酸、釀酒等發(fā)酵工業(yè)，并已被安全地應用了1 000多年。

陳中平等[8]通過米曲霉固態(tài)發(fā)酵處理豆粕，粗蛋白質(zhì)總量無顯著變化，但改變了豆粕中蛋白質(zhì)的組成，降低了大、中分子蛋白水平，提高了小肽和游離氨基酸的水平，同時產(chǎn)生了微生物蛋白；有效地消除了豆粕中抗營養(yǎng)因子及抗原蛋白質(zhì)，改善了大豆蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值；有效地降低了豆粕中耐酸性洗滌纖維ADF（acid detergent fiber）和中性洗滌纖維NDF（neutral detergent fiber）的含量，提高了粗脂肪的量，但豆粕發(fā)酵后底物量、蛋白質(zhì)和總能分別有所損失。

4 發(fā)酵豆粕在斷奶仔豬日糧中的應用

目前發(fā)酵豆粕在豬養(yǎng)殖中主要應用在仔豬階段。斷奶仔豬又稱保育豬，是指生后3～5周齡斷奶到10周齡階段的仔豬。斷奶后仔豬體內(nèi)各種消化酶的活性下降，抗病能力和免疫能力下降，并且血液中免疫球蛋白數(shù)量急劇下降，造成對疾病的抵抗能力下降。斷奶仔豬的消化酶系統(tǒng)尚未發(fā)育完全，對于植物蛋白質(zhì)的消化能力弱。

飼喂發(fā)酵豆粕后可顯著提高仔豬生產(chǎn)性能，與普通豆粕相比，發(fā)酵豆粕降低了仔豬的料重比[9，10]。章世元等[11]用發(fā)酵豆粕替代仔豬飼料中17.5%和35.0%的豆粕后發(fā)現(xiàn)，試驗仔豬的生長性能顯著提高。用酵母菌和乳酸菌混合發(fā)酵豆粕飼喂肉豬，結(jié)果表明發(fā)酵豆粕可以改善平均增重、料重比[12]。發(fā)酵豆粕在斷奶仔豬濃縮料中也得到了廣泛的應用。陳瑜等[13]研究表明，在斷奶仔豬濃縮料中使用發(fā)酵豆粕部分替代豆粕可提高斷奶仔豬的日增重、日采食量及飼料利用率。另外鄭云峰等[14]研究表明，以8%的發(fā)酵豆粕代替魚粉和膨化大豆設計等氮飼糧飼喂40日齡斷奶仔豬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)性能與對照組無顯著差異，但試驗組的腹瀉率和死淘率顯著降低。

5 小結(jié)

近幾年發(fā)酵豆粕發(fā)展迅速，在一定程度上緩解了我國優(yōu)質(zhì)植物性蛋白原料短缺的現(xiàn)狀。但在快速發(fā)展的同時也存在一些問題：其營養(yǎng)特性作用機理等方面需要進一步深入研究；不同菌種和不同發(fā)酵工藝生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量差異很大，優(yōu)良菌種的選擇與配合以及發(fā)酵工藝有待于進一步摸索；目前我國還沒有發(fā)酵豆粕產(chǎn)品相關的行業(yè)標準，各生產(chǎn)企業(yè)的菌種選擇、生產(chǎn)工藝的不同也就導致了發(fā)酵豆粕品質(zhì)的差異，應盡快統(tǒng)

一和規(guī)范其質(zhì)量指標和分級標準。

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2015-07-04）

山東省良種工程重大課題項目(?2011LZ013-04);山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系生豬創(chuàng)新團隊資助(?SDNY201226)

李少寧（1990—），男，山東萊陽人，碩士研究生，從事單胃動物營養(yǎng)與飼料科學研究。

宋春陽，教授，碩士生導師，E-mail:?songchunyang2006@163.com